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Amplificador Operacional
Aula 08: Diferenciador
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555 Albuquerque e Seabra
Aula 08: Diferenciador
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555 Albuquerque e Seabra
1. Diferenciador
Neste circuito a tensão de saída (VS) é proporcional à derivada da tensão de entrada (Ve), Figura 1.
Figura 1 - Circuito diferenciador
A expressão da tensão na saída do circuito é dada por:
OBS: Se você não conhece o que é derivada, procure compreender que, o circuito tem como finalidade provocar modificações em uma forma de onda, por exemplo, converter uma onda triangular em onda quadrada).
Na prática o circuito da figura 1 é afetado por sinais de alta freqüência, principalmente devido à ruídos, provocando picos de saturação (não esqueça que XC=1/(2.p.f.C ).
A solução é limitar o ganho nas altas freqüência colocando em série com C um resistor RS. Este resistor introduz uma freqüência de corte (fc=1/2pRs.C) e desta forma o circuito só funcionará como diferenciador para freqüências muito abaixo desta freqüência. A figura 2 mostra o circuito e a curva de resposta em freqüência.
A solução é limitar o ganho nas altas freqüência colocando em série com C um resistor RS. Este resistor introduz uma freqüência de corte (fc=1/2pRs.C) e desta forma o circuito só funcionará como diferenciador para freqüências muito abaixo desta freqüência. A figura 2 mostra o circuito e a curva de resposta em freqüência.
Se f<<<fc (f<<1/2.pRs.C) significará que Rs <<<Xc e desta forma Rs+Xc é aproximadamente Xc, portanto o circuito da figura 2 tem praticamente o mesmo comportamento do circuito da figura 1.
( a )
( b )
Figura 2 - ( a ) Circuito diferenciador pratico ( b ) Curva de resposta em frequencia
Observe que o circuito é basicamente um filtro passa altas. Como o ganho no patamar é maior do que 1 o filtro é chamado de Filtro Ativo. O circuito pode se comportar como um amplificador inversor de ganho - R/Rs se a frequencia de operação for maior que a frequencia de corte que calculada por:
1.1. A Entrada é onda quadrada
Se a entrada é uma onda quadrada de frequencia muito menor que a frequencia de corte a tensão na saida serão pulsos positivos na descida da onda quadrada e pulsos negativos na subida. Não esquecer que o circuito é inversor, figura 3.
Figura 3 - Formas de onda de entrada, Ve, e saida, Vs, de um circuito diferenciador, quando a entrada é quadrada
Arquivo Multisim Live
Como a entrada é constante, a derivada de uma constante é zero, somente durante a mudança haverá saida.
1.2. Entrada triangular
Se a entrada for uma onda triangular a saida é constante e negativa durante a rampa de subida e positiva durante a descida, figura 4.
Figura 4 - Formas de onda de entrada, Ve, e saida, Vs, de um circuito diferenciador, quando a entrada é triangular
Arquivo Multisim Live
Como a entrada é uma rampa de inclinação constante, a derivada é uma constante.
2. Experiência: O Diferenciador
2.1. Abra o arquivo ExpAO_23 Diferenciador, (Multisim 14) identifique o circuito da Figura 5. Calcule a sua freqüência de corte f, e anote na Tabela 1. Use o Bode plotter (Multisim) para obter a curva de resposta em frequencia e determine a frequencia de corte, que a frequencia para a qual o ganho é 3 dB menor que no patamar. Anote na tabela 1. Caso deseje precisão vá em View>>Grapher, configure o grafico em seguida usando um dos cursores obtenha a frequencia de corte.
Arquivo Multisim Live
Figura 5 - Diferenciador pratico para experiencia
Freqüência de Corte | ||
Calculada | Medida por Simulação | |
2.2. Ajuste a tensão de entrada em, onda quadrada, 0.5 VP, e numa freqüência 10 vezes maior do que a freqüência de corte. Anote as formas de onda da entrada e saída .
2.3. Ajuste a tensão de entrada, Ve, em onda quadrada, 0.5 VP, e numa freqüência 10 vezes menor do que a freqüência de corte. Anote as formas de onda da entrada, Ve, e saída Vs).
Grafico 1: Desenhe os Graficos da entrada Ve, onda quadrada e saida Vs para f>>>>fc
2.3. Ajuste a tensão de entrada em, onda triangular, 0.5 VP, e numa freqüência 10 vezes menor do que a freqüência de corte. Anote as formas de onda da entrada e saída.
Grafico 2: Desenhe os Graficos da entrada Ve, onda triangular e saida Vs para f<<<<fc
2.4. Repita os itens 2.2. e 2.3 usando uma onda senoidal com os mesmos valores de frequencia e amplitude dos itens 2.2 2.3. Que tipo de modificação existe entre a entrada e a saída ? Comente
2.5. Escreva as suas conclusões:
Qualquer duvida consulte o livro Utilizando Eletronica com AO - Ed Erica - Albuquerque, R.O; Seabra, A.C,